为了跟上竞争的步伐并满足日益增长的客户需求,全球工业系统都面临着前所未有的压力,以保持不断地发展、创新。随着工厂车间越来越智能化,生产流程得到优化,体积和可靠性成为每个系统的关键问题。
自动化工厂利用可编程逻辑控制器(PLC)管理大量的传感器以及输出设备的输入和控制信号。PLC通过数字输出驱动或激励工厂车间的各种高压(24V+)负载,例如继电器、灯、阀门及其他执行器。简而言之,这些数字输出本质上充当电子控制的通/断开关。根据系统设计的不同,PLC可能使用高边或低边开关控制。
传统设计中,中国、日本等东方工业市场普遍使用低边开关,但随着技术不断的全球化,数字输出模块制造商正在扩展其产品线,以满足各个终端市场的需求。目前,一些低端的工厂自动化设备采用的是尚未经过优化的分立方案,尽管非常便宜,但由于其功耗、散热存在很大的局限性,难以满足高端模块产品对I/O密度以及总体方案尺寸的要求。
另一项需要考虑的因素是特定系统的保护和可靠性。当关断电感量较大的负载时,必须通过高压箝位电路为耗散线圈的能量提供一条通路,以避免器件损坏。此外,在数字输入/输出(I/O)模块中,每路通道的浪涌和ESD保护也必不可少。体积大而笨重的分立式TVS阵列可以提供可靠保护,但在多通道设计中会严重影响外形尺寸。最后,由于许多工厂自动化系统的高复杂度,容易引发负载电源接线错误的故障。
总而言之,在设计PLC (或电机控制)系统时,需要解决一些关键挑战,包括:
功耗:降低功耗可实现更小的外形尺寸,减轻散热设计。
可靠性:系统必须具有保护功能,能够防止各种潜在危害,例如浪涌、ESD、电感负载反冲、线路错接等故障。
方案尺寸:较大的分立元件会限制可用的电路板空间、大大降低模块设计的I/O密度。
新型I/O方案将功耗、尺寸减半
MAX14919是Maxim Integrated推出的数字输入/输出产品家族的最新成员。得益于每通道较低的导通电阻(140mΩ, 典型值),这款具有工业保护的四通道低边开关的功耗比竞争产品降低70%。器件具有±1kV/42Ω、8µs/20µs集成浪涌保护,以及±8kV接触放电和±25kV气隙放电ESD保护。反向电流检测能够防止负载电源反接,内部高压箝位电路支持快速负载消磁。MAX14919采用6.5mm x 6.4mm、20引脚TSSOP封装,是PLC、分布式控制系统(DCS)或电机控制方案的理想选择,帮助客户大幅提高I/O密度,能够与市场上的最高集成度方案抗衡。
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原文标题:Maxim科技聚焦 | 利用具有工业保护的低边数字输出方案大幅降低功耗
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